система зажигания. Технология ремонта цилиндропоршневой группы автомобиля с разработкой приспособления для выпрессовки поршневых пальцев
 Скачать 7.81 Mb.
|
|
2.3 Теория расчетов на прочность Детали, служащие для соединения отдельных элементов машин или строительных конструкций, - заклепки, штифты, болты и т. п. - во многих случаях воспринимают нагрузки, перпендикулярные к их продольной оси. Поперечная нагрузка указанных деталей возникает, в частности, при растяжении (сжатии) соединяемых элементов. Соответствующие примеры приведены на рисунок 4 (а - штифт, б - заклепка, в - болт, поставленный без зазора, г - шпонка).
Рисунок 4 - Поперечная нагрузка деталей при растяжении-сжатии Действительные условия работы рассматриваемых деталей сложны и во многом зависят от технологии изготовления отдельных элементов конструкции и ее сборки. Практические расчеты этих деталей носят весьма условный характер и базируются на следующих основных допущениях: 1) в поперечном сечении возникает только один внутренний силовой фактор - поперечная сила  ;2) касательные напряжения, возникающие в поперечном сечении, распределены по его площади равномерно; 3) в случае, если соединение осуществлено несколькими одинаковыми деталями (болтами и т. п.), принимается, что все они нагружены одинаково. Разрушение соединительных элементов (в случае недостаточной прочности) происходит в результате их перерезывания по плоскости, совпадающей с поверхностью соприкосновения соединяемых деталей (рис.5). Поэтому говорят, что эти элементы работают на срез, и возникающие в их поперечном сечении касательные напряжения также называют напряжениями среза и обозначают  . Рисунок 5 - Работа элементов на срез На основе сформулированных выше допущений получаем следующую расчетную формулу (условие прочности при расчете на срез):
где  - рабочее (расчетное) напряжение среза, возникающее в поперечном сечении рассчитываемой детали;  - площадь среза одного болта (заклепки и т. п.);  - допускаемое напряжение на срез, зависящее от материала соединительных элементов и условий работы конструкции (2.3.2) - общая нагрузка соединения,  - число болтов, заклепок и т. п.Формула (2.1.1) является зависимостью для проверочного расчета соединения. В зависимости от постановки задачи она может быть преобразована для определения допускаемой нагрузки или требуемой площади сечения (проектировочный расчет). Расчет на срез обеспечивает прочность соединительных элементов, но не гарантирует надежность конструкции (узла) в целом. Если толщина соединяемых элементов недостаточна, то давления, возникающие между стенками их отверстий и соединительными деталями, получаются недопустимо большими. В результате стенки отверстий сминаются, и соединение становится ненадежным. Давления, возникающие между поверхностями отверстий и соединительных деталей, принято называть напряжениями смятия и обозначать  . Соответственно расчет, обеспечивающий отсутствие значительных деформаций стенок отверстий, называют расчетом на смятие. Распределение напряжений смятия по поверхности контакта деталей весьма неопределенно и в значительной степени зависит от наличия зазора (в ненагруженном состоянии) между стенками отверстия и болтом (заклепкой и т. п.).Расчет на смятие носит условный характер и ведется в предположении, что силы взаимодействия между деталями равномерно распределены по поверхности контакта и во всех точках нормальны к этой поверхности. Соответствующая расчетная формула имеет вид
Здесь  - нагрузка на одну соединительную деталь;  - расчетная площадь смятия;  - допускаемое напряжение на смятие.Часто контактирующие детали изготовлены из различных материалов; в этих случаях при выборе допускаемого напряжения ориентируются на материал той детали, прочность которого меньше. В качестве расчетной площади смятия при контакте по цилиндрической поверхности (рис.3,а,б,в) принимают площадь проекции поверхности контакта на диаметральную плоскость, т. е.  . При различной толщине соединяемых деталей в расчетную формулу следует подставлять  .При расчете ленты на разрыв используется формула (3)  (2.3.4),А0 - начальная площадь поперечного сечения. где [σ0,2] - предел текучести материала; 2.4 Расчет приспособления на прочность В приспособлении, в качестве упорного элемента для поршня, используется металлическая лента с отверстием для выпрессовываемого поршневого пальца диаметром D = 22 мм., изогнутая по типу хомута. Крепежные детали - штифты. Необходимо рассчитать потребное количество крепежных элементов исходя из: 1. количество крепежных элементов должно быть четным, т.к. лента крепится в двух местах; . диаметры крепежных элементов должны быть наименьшими, в целях уменьшения толщины площадки, в которую закрепляется лента. В нашем случае, схема нагруженности приспособления будет выглядеть также, как и на рисунке 6.  Рисунок 6 - Схема нагруженности приспособления Для приспособления выбрана конструкционная сталь 30. Из справочника принимаем для нее значения = 170 МПа, = 500 МПа.Расчетная нагрузка на ленту F=2000кг., 1Н = 102г., следовательно F=2000000/102=19607,8431Н  19,608 кН.1. Предположим, что d=5 мм., тогда исходя из формулы  Получаем  (2.4.1),так как Аср=πr2 (2.4.2), получаем:  =19,608/(3,14х 0,00000625x170000)=6,63 7шт. - требуется не менее 7 штифтов. (неприемлемо - необходимо добиться наименьшего четного количества штифтов, т.к. мест закрепления два);2. Предположим, что d=8 мм., тогда исходя из формулы получаем: ,так как Аср=πr2, получаем: =19,608/(3,14x0,000016x170000)=2,3 3 шт. - требуется не менее 3 штифтов (неприемлемо - необходимо добиться наименьшего диаметра штифтов т.к. больший диаметр увеличивает расход материала);3. Предположим, что d=7 мм., тогда исходя из формулы получаем: ,так как Аср=πr2, получаем: =19,608/(3,14x0,000009x170000)=4,8 5 шт. (неприемлемо - необходимо добиться наименьшего четного количества штифтов, т.к. мест закрепления два);4. Предположим, что d=7 мм., тогда исходя из формулы получаем: ,так как Аср=πr2, получаем: =19,608/(3,14x0,000012x170000)=3,059 4 шт. (Приемлемо - количество штифтов четное, d=7 - наименьший возможный диаметр штифтов, что удовлетворяет условиям задачи).Из расчета, представленного в пункте 4, рассчитываем минимально допустимую толщину ленты  , принимая d=7. Из формулы получаем:  (2.4.3),следовательно, =19,608/(500000x4x7)x1000=0,000014x1000=0,014 мм. Округляем в большую сторону:  1 мм.Далее, необходимо рассчитать ширину ленты А0=ba (2.4.4), (где b-ширина ленты, a-толщина ленты), исходя из предела текучести материала [σ0,2] = 300 МПа. Так как лента под нагрузкой должна облегать половину окружности поршня, выбираем ее толщину а = 2 мм., что не противоречит 1 мм.Из формулы Получаем  ,следовательно: А0=19,608/300000=0,000065 м2 , А0=0,000065*1000000=65 мм2. Ширина ленты:  , тогда b = 65/2=32,5 мм. К полученному значению b, необходимо добавить диаметр отверстия под выпрессовываемый палец D=22 мм. Окончательная ширина ленты B=b+D (2.4.5), B= 32,5 + 22 = 54,5 мм. Диаметр поршня равен 76 мм. Следовательно - радиус скругления пластины 38 мм.Длина половины окружности поршня C, равна  (2.4.6),тогда C=(2x3,14x38)/2=119,32 мм. К данной длине C, следует прибавить половину диаметра поршня, его диаметр, глубину посадки пластины, высоту домкрата и удвоить их - это длина l, является длиной пластины. Высота домкрата равна 155 мм. Глубина посадки пластины равна 10 мм. Следовательно, l=119,32+(38+76+10+155)x2=677,32 мм. Так как ширина гидравлического домкрата равняется 89 миллиметрам, для нормальной его установки в приспособлении, необходимо взять расстояние между пазами b=91 мм. Из этого получаем длину площадки L. L=b+2a+2z (2.4.7), где z - длина края площадки от паза для установки пластины, равная 10 мм., обеспечивающая прочность соединения; a - ширина паза под пластину. Следовательно, L=91+4+20=115 мм. Ширину площадки, для обеспечения устойчивости домкрата, необходимо взять равную его длине f=93 мм. Высота площадки g, принимаем равную 10мм., так как диаметр отверстия под штифт равен 7 мм. Так же устанавливаем длину штифтов h = 27 мм. Чертеж приспособления представлен в приложении В. |
